Hur man beräknar pH för en svag syra

Att beräkna pH för en svag syra är lite mer komplicerat än att bestämma pH för a stark syra eftersom svaga syror inte helt dissocierar i vatten. Lyckligtvis formel för beräkning av pH det är enkelt. Här är vad du gör.

Viktiga takeaways: pH för en svag syra

Vad är pH-värdet för en 0,01 M bensoesyralösning?

Given: bensoesyra K_en= 6,5 x 10^-5

Bensoesyra dissocierar i vatten som:

C₆H₅COOH → H⁺ + C₆H₅KUTTRA^-

Formeln för K_en är:

K_en = [H⁺] [B^-] / [HB]

var:
[H⁺] = koncentration av H⁺ joner
[B^-] = koncentration av konjugatbasjoner
[HB] = koncentration av icke-associerade syramolekyler
för en reaktion HB → H⁺ + B^-

Bensoesyra dissocierar en H⁺ jon för varje C₆H₅KUTTRA^- jon, så [H⁺] = [C₆H₅KUTTRA^-].

Låt x representera koncentrationen av H⁺ som dissocierar från HB, sedan [HB] = C - x där C är den initiala koncentrationen.

Ange dessa värden i K_en ekvation:

K_en = x · x / (C-x)
K_en = x² / (C - x)
(C - x) K_en = x²
x² = CK_en - xK_en
x² + K_enx - CK_en = 0

Lös för x med den kvadratiska ekvationen:

x = [-b ± (b² - 4ac)^½] / 2a

x = [-K_en + (K_en² + 4CK_en)^½]/2

** Obs ** Tekniskt finns det två lösningar för x. Eftersom x representerar en koncentration av joner i lösning kan värdet för x inte vara negativt.

Ange värden för K_en och C:

K_en = 6,5 x 10^-5
C = 0,01 M

x = {-6,5 x 10^-5 + [(6,5 x 10)^-5) ^ + 4 (0,01) (6,5 x 10)^-5)]^½}/2
x = (-6,5 x 10^-5 + 1,6 x 10^-3)/2
x = (1,5 x 10)^-3)/2
x = 7,7 x 10^-4

Hitta pH:

pH = -log [H⁺]

pH = -log (x)
pH = -log (7,7 x 10^-4)
pH = - (- 3,11)
pH = 3,11

PH för en 0,01 M bensoesyralösning är 3,11.

Mest svaga syror distribuerar knappt i lösning. I denna lösning hittade vi endast syran dissocierad med 7,7 x 10^-4 M. Den ursprungliga koncentrationen var 1 x 10^-2 eller 770 gånger starkare än de dissocierade jonkoncentration.

Värdena för C - x då skulle vara mycket nära C för att verka oförändrade. Om vi ​​ersätter C för (C - x) i K_en ekvation,

K_en = x² / (C - x)
K_en = x² / C

Med detta finns det inget behov av att använda kvadratisk ekvation att lösa för x:

x² = K_en· C

x² = (6,5 x 10^-5)(0.01)
x² = 6,5 x 10^-7
x = 8,06 x 10^-4

Hitta pH

pH = -log [H⁺]

pH = -log (x)
pH = -log (8,06 x 10^-4)
pH = - (- 3,09)
pH = 3,09

Observera att de två svaren är nästan identiska med endast 0,02 skillnader. Observera också skillnaden mellan den första metodens x och den andra metodens x är bara 0,000036 M. För de flesta laboratoriesituationer är den andra metoden "bra nog" och mycket enklare.

Kontrollera ditt arbete innan du rapporterar ett värde. PH för en svag syra bör vara mindre än 7 (inte neutral) och det är vanligtvis mindre än värdet för en stark syra. Observera att det finns undantag. Exempelvis är pH för saltsyra 3,01 för en 1 mM-lösning, medan pH för fluorvätesyra är också lågt, med ett värde av 3,27 för en 1 mM-lösning.

• Bates, Roger G. (1973). Bestämning av pH: teori och praktik. Wiley.
• Covington, A. K.; Bates, R. G.; Durst, R. A. (1985). "Definitioner av pH-skalor, standardreferensvärden, mätning av pH och relaterad terminologi". Pure Appl. chem. 57 (3): 531–542. doi:10,1351 / pac198557030531
• Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2004). Oorganisk kemi (2: a upplagan). Prentice Hall. ISBN 978-0130399137.
• Myers, Rollie J. (2010). "Ett hundra års pH". Journal of Chemical Education. 87 (1): 30–32. doi:10,1021 / ed800002c
• Miessler G. L.; Tarr D .A. (1998). Oorganisk kemi (2: a upplagan). Prentice-Hall. ISBN 0-13-841891-8.